控制微流体组件中的流体前进的方法技术

控制微流体组件中的液体向下游前进的方法，该组件包括，例如多个微通道，每个微通道具有若干相继的反应或检测区域和若干被动阀，通过控制组件的上游和下游之间的压差控制微通道中的液体的前进。所述方法以释放脉冲（Ｐｄ）的形式非连续地控制压差，例如，特别是在微通道中同步导通相应的被动阀。压差在两个相继的释放脉冲（Ｐｄ）之间减小到零值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种生物芯片类型的微流体组件，更精确的说涉及一种用于 控制流体从;微流体组件的入口到出口的流体前进的方法，所述组件包括至少一个孩i通道，所述纟效通道包括多个以预定间隔设置的相继的反应或^r测区 域，以及多个设置在两个相继的反应或检测区域之间的被动阀，所述方法通 过控制组件的入口和出口之间的压差的增长来控制微通道中流体的前进。
技术介绍
在医学分析仪器领域，更精确的说，用于生物和化学领域的生物芯片系 统和生物微机电系统(bioMEMS)组件类型中，能够连锁(chain)特定生 物实验程序(biological protocol)的若干步骤的微流体组件的使用是已知的。如图l中简要所示，微流体组件1优选的包括若干微通道2，在该微通 道中流体并行前进。每个微通道2包括以固定的预定间隔设置的反应或检测 区域3。反应或检测区域3特别可以作为将要执行的生物实验程序的不同步 骤的反应室，或者它们可以作为流体前进过程中的混合区域。组件l是预先 清空的，流体，或者更精确的说液体/气体界面，在微通道2中从组件1的下 游到上游前进，即按照图2中限定了流体的前进方向的箭头F,从组件1的 入口到出口 。;徵通道2也包括^f皮动阀组4,每个阀^:置在两个相继的反应或^:测区域 3之间并设计为暂时的阻碍组件1中的流体的前进。在图1到图3的特定实 施例中，例如组件1包括四个微通道2，三个系列的反应或检测区域3a、 3b、 3c和三个系列的中间被动阀4a、 4b、 4c。在图1到3中，被动阀4a、 4b、 4c由阴影示出并且例如由微通道2能够阻碍流体的非润湿部分限定。于是与 被动阀4a、 4b、 4c相邻的部分是孩么通道2允许流体流动的润湿部分。美国专利US5230866描述了这样的被动阀的运行原理，该被动阀设计为 控制对流体的阻碍(在图2和图3中用暗色表示)，其中流体由于外部压力 影响而前进。只有当组件上游和下游之间的压力差增大到超过组件1的每个被动阀4固有的临界值PS时，被动阀4才允许液体通过。临界值PS —般取 决于与被动阀4中的流体接触的表面的几何形状和润湿特性。例如，被动阀4的运行以由于微通道2的表面性能，特别是湿润能力或几何形状的急剧变化引起的毛细力的局部变化的原理为基础。控制这样的组件1中的流体的前进的方法包括增大组件1的上游和下游之间的压差，以便使得液体从反应或检测区域3到反应或检测区域3前进， 任何一个系列的被动阀4,即图1到3中那些设置在相同垂直线上的，全部 相同。所述方法包括将压差增大到与将要导通的被动阀4对应的临界值Ps之 上，还包括随后将所述压差减小到相应的临界值Ps之下以使得流体在所述 组件中前进。然而，組件1的微通道2的缺陷可能导致被动阀4在其它的阀导通之前 导通。例如，如图2中所示，特别由于被动阀4a可能的几何形状和/或润湿 能力的缺陷，第二微通道2的反应或检测区域3b之前的被动阀4a在其他阀 之前导通。第二反应或检测区域3b因此在同系列的其他区域3b之前被填满。如图3中所示，微通道2在流体的前进过程中保持这种交错，特别是如 果全部其他;故动阀4a、 4b、 4c 4妄如上所述正常运行。与这个被动阀4a相对 应的微通道2将因此比其他阀更快的填满。这特别导致流体前进中的同步问 题，其影响生物步骤的表现，还导致分析和随后利用结果困难。特别是在若 干被动阀4有缺陷的情况下，可以观察到消极效果的积累导致结果的使用失 常。为了弥补这些缺点，文件US2004/0109793和WO02/41995和美国专利 6296020每个都描迷了一种用于在组件1的不同通道中从7>共入口腔分配流 体的装置，如上所述，每个通道上具有从一个反应或检测区域到另一个反应 或检测区域的通道。流体通道的控制由设置在来自反应或检测区域的出口上 的被动阀完成。所述被动阀设置为使得其从所述装置上游到下游的临界值 Ps越来越高。如图4中简要所示，被动阀4设置为临界值从组件1的上游到下游为 Psl到Ps4增大的四个系列。用于控制组件1中的流体前进的方法然后包括 以压力平台的形式增大组件1的上游和下游之间的压差。对应于每个反应或每个平台施加压差达到正好在相应被动阀4的临界值PS之下，使得能够导通被动阀4并且所述流体停止在下一个被动阀4。在若干系列的被动阀4并 联的情况下，如图l到3所示，对每个平台施加压差使得能够同时导通相同 系列的整个^C动阀组4并且同时流体停止在^^皮动阀组4的下一个系列。微通道2。然而，技术上很难实现很多被动阀4从组件1的入口到出口的临 界值Ps连锁增大。另外，这样的组件1的小型化受必要的尺寸限制，超出 该必要尺寸限制则组件1的寿命就有问题。另外，文件WO01/04909也描述了另一种类型的微流体装置，其包括多 个并联支路，每个具有反应池和毛细阀。高压气体脉冲使得流体通过装置的 全部支路的阀门。因此，没有已知的多通道组件能够克服上述缺点，特别是被动阀先屈服 于压力的问题，更精确的说，是在联系到检测或反应区域3的步骤中观察到 的，该区域是化学、生物化学或生物反应的部位。专利技术目的本专利技术的目的是弥补所有上述缺点并获得一种控制微流体组件的微通 道中的流体前进的方法，其改善了现有的控制方法并提供了组件使用的稳定 性，同时无论所述组件的被动阀的性能如何都容易执行。本专利技术的目的通过所附权利要求实现，更精确的说通过压差的增长被以 起动脉冲的形式不连续的控制以及通过压差在两个相继的起动脉冲之间减 小到零来实现的。这样的方法随后不单独取决于#1动阀的初始压力并且可以:帔应用于不 限制数目的相同系列的阀。附图说明根据下面本专利技术的特定实施例的描述，其他优点和特征将变得更见明 显，所述实施例作为非限制性例子给出并且在附图中示出，其中图1筒要的示出了设计为由根据现有技术用于控制流体的前进的方法控 制的微流体组件。图2和图3简要的示出了根据图1的组件，流体在其内部流动。图4是示出了由根据现有技术的方法控制的组件的相对压力与时间的关系曲线。图5是示出了由根据本专利技术的控制流体前进的方法控制的组件的相对压 力与时间的关系曲线。图6到8简要的示出了根据图5的方法控制的组件。图9简要的示出了用于执行根据图5到8的方法的自动压力控制台。具体实施例方式在图5到图9的特定实施例中，微流体组件1优选的包括若干并联设置 的微通道2,每个微通道2包括连接到入口室5的入口 ，该入口室5由所有 微通道2 (图6到8 )公用。組件1被控制为使得所述流体在所有微通道中 以同步的方式前进。组件1的^C动阀4以及反应或4金测区域3优选设置为以 固定间隔隔开的有^L律系列。控制组件1的方法特别能够使得组件1的被动阀4被同步导通以便允许 流体同时通过组件1的微通道2。所述方法根据组件1的入口和出口之间， 即组件1的上游和下游之间的压差控制流体的前进。组件1开始优选是空的，流体例如由来自箱体(tank) 7的出口管8送 入。所述公共入口室5被完全填满并且所有微通道2中的压力相同。通过增 大组件1的入口和出口之间的压差，所述方法控制流体的前进，即液体和开 始包含在组件1中的气体的界面的前进，其中入口由图6到8中的入口室5 限定，出口由图6到8中的微通道2的末端限定。在图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制从微流体组件（１）的入口到出口的流体的前进的方法，所述微流体组件包括至少一个微通道（２），该微通道（２）包括多个以预定间隔设置的相继的反应或检测区域（３），以及多个设置在两个相继的反应或检测区域（３）之间的被动阀（４），所述方法通过控制所述组件（１）的入口和出口之间的压差的增长控制所述微通道（２）中的流体的前进，　该方法的特征在于，所述压差增长以非连续方式以起动脉冲（Ｐｄ）的形式控制并且所述压差在两个相继的起动脉冲（Ｐｄ）之间被调整到零值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：西里尔德拉特里，雷蒙德查尔斯，帕特里克波蒂厄，
申请(专利权)人：原子能委员会，生物梅里埃公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]